用三轴转台测量激光导引发射、接收视场角数据处理问题的探讨

研究了最一般情形下用三轴转台测量激光导引发射、接收视场角数据的处理问题,由此得出一般情形下计算视场角的公式,并给出了较为详细的推导过程。现场调试结果表明:通过该公式进行数据处理后,所得测试结果更符合实际情形,测试精度得到较大提高。

基于SRAM型FPGA的容错性设计

随着SRAM型FPGA在航天领域中的不断应用,空间环境下单粒子翻转(single event upsets,SEU)问题不断涌现。为了加强航天电子产品在轨的可靠性与安全性,介绍了一种基于Xilinx公司Vertix-II系列FPGA的容错性设计,该设计深入研究了动态刷新(Scrubbing)原理,利用反熔丝型FPGA作为控制器实现了对SRAM型FPGA的配置数据进行ms级的周期刷新,并对2种FPGA加入了三模冗余(triple modular redundancy,TMR)及回读比较重加载方法,设计兼顾了系统重构、冗余处理和故障恢复,效果良好。实验结果表明刷新周期仅为131.2ms,远大于空间单粒子翻转率,能有效地抑制单粒子翻转效应的影响。

冗余度机器人的可操作度和有限制条件下的最优轨迹规划

本文以冗余度机器人的逆运动学为基础，引入了扩展雅可比矩阵的概念；给出了便于讨论可操作度的几个重要定理；推导出了一般限制条件下的逆运动学最优解与最小范数解的关系．这对冗余度机器人的最优轨迹规划有重要意义．

激光器光轴平行度及光斑移出视场问题的研究

为适应当前航空航天以及国防等领域对某一类型激光器的迫切需求 ,结合该方面的专业知识与空间立体几何、空间解析几何知识 ,经过详细地分析与推导 ,解决了该类型激光器收、发射场光轴方程的建立 ,以及两光轴间的平行度问题 ;同时也较为详细地分析了发射光斑移出接收视场的问题 ,并给出了计算发射光斑不移出接收视场的最大距离的计算公式。该研究结果对实际工程应用设计具有较为重要的参考价值 ,并有着理论上的意义。

一种均匀线阵的信号分离方法研究

为了进一步改善阵列信号处理中盲源分离算法的分离性能,本文提出了一种基于DOA估计的阵列信号分离方法。该方法的基本思想是利用MUSIC算法实现对阵列信号DOA的预先估计,构建一预估计方向加载矩阵W,使加载后的混合信号在该预估计DOA上的信号能量最大化,最后利用传统的盲源分离算法分离接收到的混合信号,得到原始信号波形。仿真结果表明,该方法分离效果优于直接的盲分离算法,原始信号与分离信号相关系数接近于1,但同时牺牲较大运算量。

快速跟踪系统的最佳设计

本文提出了快速跟踪系统的解析设计法,并指出,速度和加速度反馈都将增加系统的动态迟后误差;由于功率饱和的影响,只用“频带概念”来衡量随动系统的快速性是不够确切的。

转台数字锁相系统最高极限速率的确定方法

数字锁相速率系统实质是一个非线性系统。确定其最高速率极限是设计者十分关心的问题。本文采用求锁相环非线性系统极限环频率的方法确定了系统的速率极限，并给出了计算公式。用该方法对某转台速率系统进行了计算，结果证明了此方法的有效性。

超低速、高可靠空间二维转台伺服控制系统设计

为了实现空间二维转台在轨高可靠性和低成本的应用,同时具有低速平稳运动、高精度跟踪和360°全范围连续工作等能力,建立了以FPGA芯片为核心的步进电机矢量控制系统,通过电流正弦细分表的PWM斩波调节实现步进电机的128细分精准控制,以21位光电编码器作为位置反馈,谐波减速器作为传动机构,实现了二维转台的开环控制、速度实时调整跟踪控制、最优路径规划控制和运动超时保护等功能,并对场效应管开关时间对斩波频率和最大细分数的影响进行了分析。实验结果表明,四轴的跟踪精度3σ下优于0.005°,速度稳定性小于5%,伺服控制带宽大于4 Hz,具有连续过零能力。该控制系统可以简化硬件设计、增加软件适用性,适用于超低速运动,满足二维转台对伺服控制系统的指标要求。

基于ARM的星载相机新型调焦系统的设计与实现

为了满足小卫星低功耗、小体积、轻量化的调焦系统要求。介绍了一种基于ARM处理器的星载相机调焦系统的控制与实现方法,该系统采用直线位移传感器代替传统的编码器确定焦面位置,ARM处理器接收中心机发送的开环或闭环调焦指令及调焦参数,产生相应的驱动信号使步进电机带动相机CCD焦平面运动到指定位置,保障相机在轨处于最佳的成像状态。实验结果证明,该系统调焦精度小于20μm,满足设计指标要求,已成功应用在星载相机上。

基于摩擦自适应补偿的转台变结构控制器设计

针对摩擦直接影响飞行仿真转台跟踪和定位精度 ,还可能引起转轴的低速爬行 ,以某型飞行仿真转台的一轴为对象设计了基于摩擦自适应补偿的变结构控制器 ,在分析了摩擦模型及其对系统特性影响的基础上 ,通过摩擦补偿削弱了由于摩擦造成的系统滞滑现象 .通过变结构控制器设计克服了不精确摩擦补偿的缺点 ,在不需要精确的摩擦模型条件下保证了系统的鲁棒性能 .通过实验表明该方法的控制效果比常规PID大大提高 ,因此是一种较为实用和有效的设计方法 .

三轴仿真转台的总体设计与关键技术研究

本文针对某型三轴仿真转台任务，设计并实现了三轴仿真转台系统的硬件和软件。并且对三轴仿真转台中的难点问题进行了研究，提出了解决方案，通过实际调试证明了该设计和关键技术解决方案是正确的，该系统达到了设计指标要求。

广义自适应滤波器

本文提出了广义滤波器的概念。它不仅能滤除量测噪声,而且能滤除模型噪声,这将更有实用意义。

卫星星间激光通信粗跟踪转台控制系统

为了满足卫星星间激光通信粗跟踪系统高的动态性能和稳态性能,针对普通PID控制存在阶跃响应超调量大、调节时间过长等问题,以永磁同步电动机为控制对象建立粗跟踪系统的三环控制模型,并进行matlab仿真分析。在普通PI控制的基础上提出一种自适应增益控制,为跟踪系统缩短调节时间改善超调等动态性能提供新的方法,在基于FPGA主控单元的控制下。地面实验表明,在187.25μrad(500码)阶跃信号的激励下,改进的自适应增益控制策略较普通PI控制,超调量由35.8%下降到10%,调节时间由100 ms缩短到70 ms,稳态精度保持在±2.247μrad(3码),控制性能得到了显著改善。在轨工况下,自适应增益控制策略能够实现星间激光通信跟踪转台的高精度控制,同时对其他高精度伺服系统设计具有借鉴意义。

感应同步器测角系统误差分析及补偿

本文讨论了提高感应同步器精度的硬件方法和软件方法。硬件方法即根据误差来源，针对不同谐波成分误差，用电路调节的方法消除误差。软件方法就是采用计算机通过误差曲线拟合来减小误差。

模糊系统作为通用逼近器的10年历程

总结了模糊系统作为通用逼近器在存在性、充分性和必要性3个方面所作过的主要理论研究,并分析了这些理论成果在工程上的若干应用,最后就该理论的未来发展方向作了大胆而理性的分析和预测.

SRAM型FPGA抗单粒子翻转技术研究

随着CMOS电路的高速发展以及SRAM型FPGA在航天领域的不断应用,空间辐照的影响,特别是单粒子效应对FPGA的影响尤为显著。为了提高FPGA在空间环境的可靠性,介绍了几种抗单粒子翻转方法,并对其进行了比较分析,实现了SRAM型FPGA抗单粒子翻转的系统设计,采用定时刷新的方法抑制翻转位累加,同时通过故障注入的方式对系统进行了实验测试,结果表明系统设计方法有效可行,既不中断FPGA正常工作,又可以及时纠正翻转位,为SRAM型FPGA在航天领域中应用提供可靠性保障。

改进BP算法在模糊神经网络中的应用

引入一种改进的BP算法——动量因子-自适应学习率算法.通过调节动量因子以及在学习过程中的学习率实现自适应,以提高学习速率和增强学习的平稳性.将该学习算法引入到串形结构的多层前向模糊神经网络中,通过学习确定了模糊映射关系,实现了对象的模糊故障诊断.在应用模糊神经网络进行故障诊断时,被监测的故障征兆信号与网络输入层相连,即将输入向量输入到网络中,经过模糊化处理,得到各故障征兆在所定义征兆的模糊子集上的隶属度向量,再利用神经网络的前向计算,得到故障原因的模糊隶属度向量,最后通过对向量的分析确定故障原因的类型.将上述模糊神经网络应用到空气静压轴承中,实现了设备的故障诊断,测试结果验证了该方法的有效性.

Rossler系统的混沌控制

提出一种用输入 -状态线性化来控制 Rossler混沌系统的有效方法 ,使该混沌系统实现了全局稳定 (稳化 )并能实现对原系统不稳定平衡点和周期信号的稳态跟踪。该方法的特点是通过状态变换将非线性动态特性全部变成线性动态特性 ,从而可以应用熟知的线性控制方法。仿真结果证实了该方法的有效性。

多项式逼近建模的非线性系统预测控制

针对可以获得有界输入输出数据的非线性系统,提出了一种多项式逼近建模的预测控制算法。将有界输入输出数据的取值域通过拓扑同胚变换到[0,1]范围内,用多项式逼近方法建立非线性系统的多个不同预测步长的预测模型,最小化目标函数求得预测控制律,并通过误差修正去除有可能存在的模型失配对系统的影响,得到了一种非线性系统的预测控制算法。算法中的预测模型直接由多项式逼近建模得到,不必求解D iophantine方程,从而减少了预测控制律的计算量。仿真结果说明算法的正确性和有效性。

非线性系统模糊辨识的新方法

提出一种新的基于 T- S模型的模糊辨识方法 ,其特点是考虑了样本距离和“可线性化程度”两个因素 ,对模型的前后件参数同时辨识 ,提高了辨识精度 ,并提出规则“置信度”的概念 ,实现了辨识的结构自适应。将该辨识器用于一类非线性系统的模糊辨识 。